固态电池由于具备高能量密度和高安全受到产业重点关注，从技术路线来看，现阶段聚合物、氧化物、硫化物各自具备优点和缺点，综合了聚合物和氧化物的复合电解质有望率先实现产业化，助力固态电池产业化加速落地，下游应用有望逐步打开。

对于电池技术要求的不断提升需要固态电池。液态锂离子电池是目前普遍使用的电池技术，但该技术在能量密度提升和安全性能改进等方面仍存在难题。固态电池技术能够通过材料体系改进等方法提升电池能量密度，且能够实现电池的本征安全，契合新能源汽车对于锂离子电池技术发展趋势，是未来锂离子电池升级的重要技术方向。

政府高度重视，企业积极布局，未来市场空间广阔。固态电池作为未来重要的锂离子电池技术升级方向，获政府重点支持。据《中国日报》报道，我国将投入约 60 亿元用于全固态电池研发，宁德时代、比亚迪等六家企业获得政府基础研发支持。企业层面纷纷布局固态电池的研发和生产，宁德时代、东驰能源、上汽、广汽等宣布了固态电池的研发或产业化进度。政府和企业的助推有望促进固态电池产业化尽快落地。海外方面，日本，美国，欧洲等地政府也先后提出了固态电池的发展路线，促进固态电池发展。根据中商产业研究院预测，固态电池出货量 2025 年有望超过11GWh，2030 年有望达到 600GWh 以上，未来市场空间广阔。

电解质技术路线各有优劣，复合电解质路线有望率先产业化。固态电池相比较液态电池最主要的变化是固态电解质。目前主流的固态电解质技术路线可以分为聚合物、氧化物、硫化物三种，这三种技术路线各有优劣。复合固态电解质综合了聚合物和氧化物的优点，在离子电导率、可加工性等方面具备优势，未来有望率先实现产业化。

硫化物电解质是全固态电池理想的技术路线，目前仍存产业化难题。硫化物电解质具有离子电导率高、界面性能好等优势，成为全固态电池理想的技术路线。然而，硫化物电解质存在诸多问题，例如其容易和空气中水或氧气发生副反应生成有毒气体，因此在产业化过程中面临难题。通过对硫化物电解质进行表面处理等手段减少副反应发生提高稳定性是当前硫化物电解质研发的重点。

聚合物是商业化较早的路线，优点和缺点均很明显。聚合物固态电解质材料较多。固态聚合物电解质采用聚合物作为基体，具有优异的性质，比如柔韧性、易加工性，可通过溶液浇铸或熔融挤出压延成膜。常见的固态电解质聚合物材料包括聚环氧乙烷（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚（PVDF-HFP）、甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。各种聚合物电解质在性能方面存在差异，如离子电导、热稳定性等。

其中 PEO 是一种热塑性结晶水溶性聚合物，其解离锂盐的能力强,而且与锂金属相容性好,稳定性强,价格也比较低廉,所以是研究较为广泛的一类聚合物电解质，但由于其结晶度很高,抑制了锂离子在电解质中的传输；PAN 是由丙烯腈单体自由基聚合而成的一种稳定性好、耐热性强、阻燃性好的聚合物。其缺点就是强度太低,很脆,易破碎,不能单独用来成型作为聚合物电解质的基体材料；PMMA 聚合物的溶剂保持能力和室温离子电导率更高, 与锂电极界面相容性好,但机械强度较差。

聚合物电解质的优点和缺点均很明显。聚合物固态电解质膜的优势和劣势均较为明显，优势方面，其安全性好、易于制备加工，且不会发生液态电解液的漏液等问题，但同时，其也具有室温离子电导率低等问题，因此，聚合物固态电解质一般不会单独使用。聚合物的黏弹性和可塑性赋予聚合物电解质加工便捷性，加工成型成本低，能设计成任意形状，具有较好的加工和形状灵活性。此外，聚合物合成条件较为简易，对温度、压力等环境要求不苛刻，适宜规模化生产。

液态电池的能量密度进入瓶颈期，安全性仍存不足

液态电池的能量密度提升难度较大，距离目标仍有差距。常规的锂离子电池是由正极、负极、隔膜、电解液四大材料以及辅助材料等组成。目前，能够批量生产制造且实现商用的锂离子电池的能量密度最高能够达到 300Wh/kg 左右，但是进一步提升的难度较大。这是由于锂离子电池的能量密度提升主要靠材料克容量的提升，而采用高比容量的正负极材料会造成安全性能的下降，因此，需要在电池的能量密度和安全性方面进行平衡。随着新能源汽车产业的不断发展，对于高能量密度的锂离子电池依然有较大需求。根据中国汽车工程学会制定的动力电池发展路线图，高端型动力电池单体比能量要在 2025 年达到 350Wh/kg 以上，2030 年达到 400Wh/kg 以上，2035 年达到 500Wh/kg 以上。

通常来讲，传统液态锂离子电池的能量密度上限被公认为 350Wh/kg，其实际比能量很难达到400Wh/kg，距离规划目标仍有较大的差距。

液态电池应用成熟，但在安全性方面仍有不足。常规液态锂离子电池已经在消费电子、储能、新能源汽车等领域获得规模化应用。

新能源汽车方面，根据 SNE Research 发布的数据，全球动力电池装机量从 2020 年的 146.8GWh 增长至 2023 年的 705.5GWh，年均复合增速达到 68.8%；根据中国汽车动力电池产业联盟发布的数据，中国的动力电池装机量 2020 年的 63.6GWh 增长到 2023 年的387.7GWh，复合增长率达到 82.7%。储能方面，根据中关村储能联盟发布的数据，2023 年中国新增投运新型储能装机规模为 21.5GW/46.6GWh，其中锂电池占比达到 97%，进一步提升。然而，液态锂离子电池依然存在安全方面的问题，根据应急管理部门的统计数据显示，2023Q1 新能源自燃率上涨了 32%，平均每天就有 8 辆新能源车发生火灾（含自燃）。按照燃油车的保有量为 3.95 亿辆，而新能源汽车为 891.5 万辆计算，燃油车的季度起火率为万分之 0.46，而新能源汽车的季度起火率为万分之 0.72。

固态电池在能量密度和安全性方面具备优势，有望打开新的应用领域

固态电池能够提升电池能量密度。固态电池是将传统液态电池中的电解液替换为固态电解质的一种电池技术。与液态电池相比，固态电池的正极材料和负极材料类似，区别在于固态电解质的使用。固态电池提升电池能量密度主要有以下几种方法：1）固态电池能够采用容量更高的锂金属作为负极。

由于固态电解质具有较强的机械性能，能够抑制锂枝晶生长，实现锂金属的应用，提升电池的能量密度；2）固态电池能够充分发挥正极材料容量。固态电解质相比电解液能够耐受更高的电压，实现正极材料容量的进一步发挥，进而提升电池能量密度。

更高能量密度的锂离子电池能够进一步拓宽锂电池应用领域。更高能量密度的电池一方面在新能源汽车上能够实现更长的续航里程，解决此前由于能量密度低造成的里程焦虑问题，进一步提升产品竞争力，另一方面也能够拓宽锂电池的使用场景。低空飞行器作为未来具有前景的方向，其对于电池的性能提出了更高的要求。根据国家工信部发布的《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》，对航空电池的性能给出了明确的发展目标：推动 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产，实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品应用验证，而这一性能要求的实现离不开固态电池。

固态电池安全性能突出。电解液和隔膜的耐温性与电池安全密切相关，采用不燃、机械性能好的固态电解质替换电解液能够解决上述问题，显著提升电池的安全性能。固态电池的高温性能较好，固态电解质的聚合物骨架在高温下呈非晶态，有利于聚合物骨架中链段的运动，无机陶瓷本身具有较高熔点。基于以上原因，固态电池可以在较宽的温度范围内工作，也显著降低了液态电池中的冷却系统需求。有研究表明，液态电池 SEI 膜在 80-120 ℃开始分解，隔膜在 120 ℃左右发生融化，进而导致内短路以及后续的热失控。而大多数固态电解质的初始放热分解温度都大于 200 ℃。因此固态电池相比液态电池具有更高的热稳定性。

固态电池产业化进程逐步加速

固态电池根据内部液态含量比例可以分为半固态电池和全固态电池。根据固态电池中电解液含量的不同，可以分为半固态电池和全固态电池。一般来讲，电解液含量超过 10%就是液态电池；半固态电池中的电解液含量占比在 5-10%，电解液的添加能够提升电池内部的界面浸润性，降低电池阻抗，是目前产业化进展较快的固态路线；全固态电池是电池完全由固态物质组成，不含任何液态成分。

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